Fatamorgana adalah ilusi optik atmosferik di mana cahaya dari objek jauh dibiaskan oleh lapisan udara dengan suhu berbeda sehingga menciptakan gambar semu yang tampak seperti genangan air, bayangan objek terbalik, atau bahkan kota yang melayang di udara. Fenomena ini paling sering ditemui di atas jalan aspal panas, padang pasir yang membara, atau permukaan laut yang tenang.
Nama fatamorgana berasal dari bahasa Italia yang merujuk pada tokoh penyihir dalam legenda Raja Arthur, Fata Morgana. Dalam tradisi maritim Eropa, pelaut yang melihat ilusi kota atau kapal melayang di cakrawala mengaitkannya dengan sihir karakter ini. Secara fisika, yang terjadi jauh lebih elegan dari sihir. Cahaya bergerak lebih lambat di udara yang lebih dingin dan lebih padat, serta lebih cepat di udara yang lebih panas dan lebih renggang. Ketika ada perbedaan suhu yang tajam antara lapisan udara, cahaya mengikuti jalur melengkung karena ia selalu mencari jalur dengan waktu tempuh paling singkat.
Fatamorgana inferior adalah jenis yang paling umum dan paling sering dilihat dalam kehidupan sehari-hari. Ini terjadi ketika lapisan udara sangat panas berada tepat di atas permukaan yang memanas seperti aspal atau pasir. Udara di permukaan jauh lebih panas dari udara di atasnya, sehingga cahaya dari langit yang merambat ke bawah dibiaskan kembali ke atas sebelum menyentuh permukaan. Mata manusia melihat cahaya langit yang muncul dari bawah ini sebagai genangan air yang tampak memantulkan langit.
Fatamorgana superior jauh lebih spektakuler dan lebih jarang terjadi. Ini muncul ketika lapisan udara dingin berada di bawah lapisan udara hangat, kondisi yang disebut inversi termal. Dalam kondisi ini, cahaya dari objek di balik cakrawala bisa dibiaskan ke atas sehingga objek yang seharusnya tidak terlihat karena terhalang kelengkungan bumi justru tampak melayang di udara. Fenomena inilah yang dulu membuat pelaut melaporkan melihat pulau, kapal, atau kota yang tidak ada di posisi tersebut.
Fatamorgana bukan hanya fenomena visual yang menarik. Ia juga menjadi penyebab kecelakaan lalu lintas karena pengendara yang melihat genangan air di jalan kerap memperlambat laju kendaraan secara tiba-tiba. Bagi penjelajah gurun, ilusi genangan air yang tampak begitu nyata di kejauhan bisa berbahaya jika membuat mereka mengubah rute menuju bayangan yang tidak pernah bisa dicapai.